Locos por la Geología

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En México, una iniciativa novedosa lleva ya algunos años de exitosa realización. Se trata de la unión de dos fortalezas que son atractivos turísticos en la región de Coahuila: los vinos y los fósiles de grandes reptiles.

Esta fusión ha dado por resultado la ruta conocida como «Vinos y dinos», que ya ha sido recorrida por miles de turistas. Según se lee en la gacetilla oficial, la ruta cuenta con la producción de vinos en Parras y otros municipios; la infraestructura de más de 22 años del Museo del Desierto, el más importante de Latinoamérica con 365 mil visitantes al año; y la zona paleontológica Rincón Colorado, una de las diez regiones más importantes del mundo y donde se han encontrado especies únicas. En cada viñedo se instaló una réplica paleontológica de un esqueleto de dinosaurio, muy acorde con lo que hay en la región. Se han instalado once iconos paleontológicos (uno en cada vinícola), uno más en el Museo del Desierto; y además se sumó Bosques de Monterreal como un resort para la recreación.

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Hoy vamos a internarnos en la Paleontología con el relato, descripción y explicación de un hallazgo sorprendente que tuvo lugar en la Patagonia Argentina.

¿De qué hallazgo se trata?

La provincia de Neuquén fue reconocida como un sitio de interés paleontológico desde tiempos muy remotos.

Ya en 1882, el paleontólogo inglés Lydekker, que formaba parte de una expedición a cargo del capitán croata Buratovich encontró en la propia ciudad de Neuquén, una vértebra caudal y un fragmento de costilla fósiles, que fueron entregados en Buenos Aires al presidente Julio A. Roca, quien solicitó los servicios de Florentino Ameghino y el Dr. Döering para su identificación. Así pudo establecerse que se trataba de la primera vez que restos de un dinosaurio cretácico eran hallados en América del Sur.

Más de un siglo después, en 1997, se descubrió un sitio de anidamiento de dinosaurios en Auca Mahuevo, y posteriormente también se registraron hallazgos semejantes en localidades cercanas, como Barreales Norte y Barreales Escondido.

Auca Mahuevo es una localidad a unos 120 km al noroeste de la capital de la Provincia de Neuquén en la Patagonia argentina. Barreales Norte yace unos 15 km al sur de ella y 7 km más alejada en la misma dirección, se encuentra Barreales Escondido.

En todos esos sitios afloran los estratos rojos de la Formación Anacleto, con edad estimada entre 83.5 y 79.5 millones de años, es decir en el Campaniano temprano, dentro del Cretácico. La preservación de los fósiles encontrados es excepcional, lo que me lleva a una ligera digresión.

¿Cómo se denominan los sitios de preservación excepcional, y por qué Auca Mahuevo es uno de ellos?

Existen sitios diversos en el mundo en los que determinadas condiciones bastante poco comunes concurren para generar verdaderos depósitos fosilíferos particularmente ricos, que rinden información de extraordinario valor.

A partir de 1970, Seilacher acuñó el término Fossil-Lagerstätten (yacimiento fosilífero en castellano) para designar esos lugares donde la preservación de ejemplares es de carácter excepcional.

Existen dos tipos de Lagerstätten: los Konzentrat-Lagerstätten, o yacimientos de concentración, donde lo relevante es la gran cantidad de fósiles que pueden hallarse en espacios relativamente pequeños; y los Konservat-Lagerstätten o yacimientos de conservación donde lo sobresaliente es la calidad de los especímenes preservados, que suelen conservar estructuras tan delicadas como las articulaciones, o hasta restos de tejidos blandos, o improntas remanentes de caracteres dérmicos externos u ornamentaciones de exoesqueletos.

Dentro de estos últimos, hay dos causas comunes para la calidad de la preservación: la obrusión y el estancamiento. En el primer caso tiene lugar un evento catastrófico, como una corriente de turbidez, un flujo piroclástico, etc., que provoca un enterramiento muy rápido, que impediría o dificultaría en grado extremo la degradación del resto.

El estancamiento genera ambientes donde las concentraciones de oxígeno disuelto son extremadamente bajas, por lo cual los animales carroñeros y microorganismos bioturbadores están ausentes. Cuando a estas condiciones se suman algunas características geoquímicas, ya sea del organismo original o del sitio de depósito, puede que también los tejidos blandos resulten casi intactos.

Auca Mahuevo es un ejemplo de estancamiento ya que los restos fueron hallados en planicies de inundación de ríos que periódicamente desbordaban. Era el sedimento fangoso depositado durante esos desbordes el que enterraba los huevos en sus propios nidos.

¿Qué se encontró en este lugar?

Dentro de la sección estratigráfica de Auca Mahuevo, que alcanza un espesor de 85 metros, se han identificado seis estratos conteniendo huevos. Algunos estratos se continúan lateralmente por muchos km.
Además de esos nidos y sus huevos, se encontraron también varios restos de dinosaurios adultos, mayormente titanosaurios, aunque había también algunos therópodos.

¿Qué son los titanosaurios?

Definiciones relativas al clado Titanosauria ya están en un post de hace bastante tiempo, en el que les expliqué qué es el Patagotitán. Por eso no voy a explayarme sobre lo mismo ahora, sino que les recomiendo ir a leer ese punto en este post.

Suponiendo que ya repasaron esos conceptos, volvamos a los huevos de titanosaurios que hoy nos ocupan.

¿Cómo se describieron los huevos encontrados?

Comencemos por describir las nidadas mismas, que en Auca Mahuevo contienen entre 15y 40 huevos, colocados unos sobre otros sin ningún arreglo espacial distinguible.

Durante las campañas realizadas entre 1999 y 2002, llegaron a colectarse hasta 500 huevos completos dentro del estrato 3, distribuidos sobre unos 50 m² de superficie.

En el estrato 4 se encontraron anidamientos sobre la superficie de un canal abandonado, y son los únicos hallazgos de algún grado de arquitectura en los nidos de dinosaurios saurópodos. En efecto, se encuentran en el interior de grandes depresiones con bordes de arena, aunque los huevos mismos están enterrados en arcillas, De esa manera los huevos resultan preservados en el contacto entre ambas granulometrías.

El borde de las depresiones se interpretó como formado por los materiales removidos durante la excavación para formar el nido, mientras que la envoltura arcillosa se atribuyó a posteriores inundaciones, puesto que se asume que los huevos fueron depositados sobre la superficie libre del momento.

Las variaciones morfológicas ya sea en tamaño, ornamentación, forma o microestructura de la cáscara, son bastante escasas y dentro de límites muy estrechos. Esta característica, junto con la presencia de embriones preservados en los huevos, que no se diferencian casi entre sí, hace posible descartar la presencia de más de un tipo de dinosaurios en la zona de anidamiento.

Respecto a lo propios huevos, son subesféricos, con diámetros de entre 12 y 15 cm, según el grado de la compactación acontecida después del enterramiento. La ornamentación superficial consiste en tubérculos redondeados, sobre una cáscara formada por una única capa de calcita, atravesada por una red de canales porosos horizontales y verticales que se cruzan en la base de cada unidad.

En el muy rico lecho 3 se encontraron docenas de embriones dentro de los huevos, de los cuales se distinguen bien, tanto restos esqueletales como impresiones de la piel. Las restantes capas no incluían huevos con embriones, pero sí había algunos en Barreales Norte y Barreales Escondido. Esas tres localidades tan próximas entre sí se han descripto como un caso único en el mundo para los saurópodos.

En los embriones, el grado de osificación es mayor en el cráneo que en el resto del esqueleto, lo que hace difícil establecer cuánto tiempo antes de la eclosión se detuvo su desarrollo.

Es interesante señalar que la incidencia de malformaciones es muy baja, ya que en un relevamiento de casi 400 nidadas, sólo en 6 contenían huevos anormales con múltiples capas.

¿Cómo es el contexto geológico?

Algunos rasgos generales ya les he adelantado al mencionar las condiciones de la extraordinaria calidad de la preservación, pero todavía pueden agregarse unos pocos datos más.

Los estratos que contienen huevos ocurren en fangolitas de los bordes de una llanura aluvial. El caso del lecho 3, particularmente fructífero, corresponde a un paleovertisol, que indica climas con ciclos secos y áridos en un entorno semiárido a subhúmedo. Debido a que hay una red de slickensides que afectan las nidadas, se supone que los huevos fueron depositados antes de la completa formación del suelo.

¿Puede agregarse algo más?

Este descubrimiento, al incluir embriones bastante bien preservados, ha permitido realizar interesantes inferencias respecto al desarrollo ontogénico previo a la ruptura del nacimiento, la arquitectura de los nidos, la forma de los huevos mismos, las malformaciones y el comportamiento reproductivo de los titanosaurios saurópodos.

Dos puntos son de gran interés. Por un lado la gran densidad de nidos apunta a un comportamiento gregario; y por otro, la repetición de los anidamientos en capas separadas por largos intervalos de tiempo señala la fidelidad a un sitio específico para depositar los huevos a lo largo de generaciones.

No obstante la proximidad entre los nidos contemporáneos, junto con la falta de huellas que indiquen pisoteo, apunta a que no había un cuidado parental, sino que luego de la puesta, los individuos adultos dejaban los huevos y no permanecían cuidándolos.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S. : La imagen que ilustra el post es de este sitio en Pinterest.

He encontrado este video en una página excelente sobre el turismo y patrimonio de España, que les recomiendo muy especialmente visitar, para lo cual les dejo el link.

Sigan disfrutando el fin de semana. Graciela.

El lunes pasado subí la primera parte de este tema, y por ende deberían comenzar por leer ese post antes de internarse en éste.

En ese momento respondí a las siguientes preguntas:

¿Cuál era el estado del conocimiento antes de esta comprobación?

¿Qué se puede decir de Stanley Miller?

¿Quién fue Harold Clayton Urey?

Hoy seguimos desde allí.

¿En qué consistió el experimento?

Como señalé la semana pasada, el propósito de Miller y Urey, era poner a prueba la hipótesis de los biólogos Oparin y Haldane, quienes sostenían que bajo las condiciones atmosféricas de la Tierra primitiva, habrían podido generarse reacciones químicas, que formarían a su vez, compuestos orgánicos, más tarde conducentes a las primeras formas de vida.

Partiendo de la sencilla idea de reproducir en lo posible la mezcla de gases que se suponían presentes en la atmósfera primigenia, y suministrarle luego una energía comparable a la que la naturaleza produce continuamente (en forma de rayos de tormenta), Stanley Miller y Harold Urey diseñaron un protocolo experimental, que pusieron a prueba entre 1952 y 1953.

Todo el sistema consistía en:

• un matraz con agua, de composición supuestamente semejante a la del océano primitivo.
• Conectado a él, otro matraz con una mezcla de elementos que intentaba reproducir lo que se pensaba era la atmósfera prebiótica. Específicamente la mezcla constaba de metano (CH4), hidrógeno (H2), amoníaco (NH3) y vapor de agua (H2O).
• Un condensador que enfriaba los gases de manera similar a como lo habría hecho la lluvia.
• Dos electrodos que producían altos voltajes, y descargas eléctricas como las  propias de las tormentas.
• Todo el sistema terminaba en un tubo con forma de «U» que impedía el retorno del vapor al cuerpo principal.

Este conjunto recibía por un lado las descargas eléctricas, y por el otro calentaba el agua, como lo haría la radiación solar. Después de algunos días, la mezcla otiginalmente límpida, comenzó a tomar un color rojizo y a aumentar notablemente su viscosidad. El análisis de la nueva composición de la mezcla arrojó la presencia de moléculas orgánicas complejas, que se generaron sólo a partir de los componentes hipotéticos de la atmósfera primitiva.

Los compuestos identificados incluían trazas de aminoácidos como glicina, alanina, ácido aspártico y ácido amino-n-butírico, todos los cuales son los elementos constitutivos de las proteínas.

Con posterioridad, tanto Miller como Urey y otros investigadores fueron añadiendo ligeras modificaciones al protocolo original, logrando recrear hasta veinte aminoácidos, y también nucleótidos, que son los constituyentes fundamentales del material genético: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico).

No obstante algunos de los aminoácidos importantes, como los que contienen átomos de azufre, nunca aparecieron en el experimento.

¿Cómo se conoce la composición original de la atmósfera?

Los métodos de análisis son lo suficientemente complejos como para ameritar un post especíico en algún momento futuro. Por ahora, sin embargo, quiero hacer notar que siempre se tratará de inferencias y especulaciones en su mayor parte. No obstante, los resultados alcanzan algún consenso, aunque haya también cuestionamientos a tener en cuenta. Como primera aproximación sólo mencionaré brevemente algunas de las estrategias que se emplean para la reconstrucción de lo que probablemente fue la atmósfera primitiva:

• Estudio de la composición de las inclusiones fluidas en las rocas más antiguas de que se dispone.
• Análisis de las proporciones de los isótopos de los gases nobles presentes en la mezcla actual.
• Estudio comparativo con los gases de las envolturas gaseosas de otros cuerpos planetarios, inferidos de las observaciones espectroscópicas.
• Evaluación de la cantidad de carbonatos actuales, considerados procedentes en su mayor parte del dióxido de carbono atmosférico.

¿Qué se demostró con el experimento de Miller-Urey?

El experimento demostró que las moléculas orgánicas pueden emerger desde reacciones físico-químicas relativamente comunes, y con fuentes energéticas disponibles de manera natural, como la radiación solar y los rayos.

En otras palabras, las moléculas orgánicas complejas pueden originarse desde moléculas inorgánicas más simples, si  se dan las condiciones de composición de la atmósfera primitiva, altos voltajes, radiación ultravioleta y bajo contenido de oxígeno.

Todo esto abre un importante campo de investigación para explicar el posible modo de origen de la vida.

¿Qué efectos tuvieron esos resultados?

Como sucede y sucedió siempre que un concepto revolucionario saca a los científicos de su área de comodidad, las primeras reacciones fueron críticas y negativas furiosas. Con el tiempo, como también ha pasado siempre, nuevas tecnologías y avances en el conocimiento general, van puliendo las aristas «incómodas» de las nuevas formulaciones, y sus núcleos comprobados recobran sus fuerzas. Esto ha pasado también en este caso, y todavía hoy se siguen reformulando algunas de las conclusiones a la luz de nuevos hallazgos. Veamos algunas críticas y su evolución posterior, sin olvidar que nunca en la ciencia está dicha la última palabra.

Uno de los primeros debates que se produjeron, se basó en el hecho de que (con pocas excepciones, como los retrovirus) para la síntesis de proteínas y ARN se consideraba vital la molécula ADN, que sería copiada por el ARN, que a su vez se transcribiría en  las proteínas.

La crítica era pues, cómo podían formarse las biomoléculas a partir de aminoácidos y nucleótidos, sin la presencia de ADN. La paradoja se resolvió con el descubrimiento de las ribozimas que actúan como catalíticos que también aportan información genética. Es decir que el ARN puede autorreplicarse y participar en la formación de proteínas. El ADN tendría un papel más secundario y sería seleccionado como herencia sobre el ARN.

Otro grupo de críticos centralizó sus ataques cuestionando la composición de la atmósfera terrestre primitiva que se asume en el experimento. Lo primero que se señaló es que una atmósfera menos reductora que la supuesta por Urey, es decir con más oxígeno libre, disminuiría notablemente la cantidad y variedad de biomoléculas producidas.

Esta postura ha ido y vuelto con el tiempo, según se sumen voces a favor o en contra de una atmósfera primitiva relativamente oxidante.

Una solución novedosa a este cuestionamiento introdujo la actividad volcánica como responsable de bolsones localmente reductores, sea cual sea la composición que se asuma para la atmósfera en su conjunto.

Pero también aparecieron científicos muy enamorados de la «importación» de la vida a partir de un origen extraterrestre, para lo cual sugieren al menos dos alternativas: en la primera, aceptando una atmósfera originalmente reductora, postulan que los aminoácidos y otros monómeros imprescindibles para la vida pudieron sintetizarse en la Tierra. En su segunda opción, con atmósfera oxidante, asumen que los principales ingredientes de la sopa orgánica primigenia o primordial, habrían sido aportados por meteoritos y núcleos de cometas.

Hasta hoy mismo, se sigue poniendo a prueba el experimento usando diferentes composiciones gaseosas. De hecho, el propio Miller siguió haciéndolo hasta su muerte en 2007.

Hace unos pocos años los discípluos que siguieron sus estudios, encontraron en su laboratorio unos viales que contenían la sustancia producida en uno de sus tantos experimentos, cuyos resultados nunca llegó a publicar. En esos contenedores, se habían formado 22 aminoácidos, la mayor parte de los cuales no se habían reconocido en experimentos anteriores.

Adicionalmente, en tiempos más recientes se vienen desarrollando otras líneas de investigación, no relacionadas con la metodología de Miller, para comprender el origen posible de la vida.

Como síntesis final, digamos que aún existen debates y controversias sobre la interpretación del experimento de Miller y sobre cómo se originaron las primeras células.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es la de Harold Clayton Urey y la he tomado de este sitio.

Hoy voy a ocuparme de un experimento que fue sumamente significativo en la historia de la Biología, y por ende, también de la Paleontología, ya que permitió una nueva mirada, alejada de las doctrinas religiosas imperantes en la época.

Me parece que, dado lo revolucionario de este experimento, y sobre todo por su efecto sobre el pensamiento posterior, amerita que hablemos un poco de quienes lo llevaron a cabo, de modo que comprendamos su verdadera e indiscutible calificación científica.

Y como ya es mi costumbre, cuando un post es demasiado largo, lo he dividido en dos partes, la segunda de las cuales aparecerá el próximo lunes. Hoy me ocuparé de las siguientes preguntas:

¿Cuál era el estado del conocimiento antes de esta comprobación?

Con anterioridad a esta comprobación experimental había habido- como ocurre siempre- antecedentes diversos que prepararon el camino, pero la convicción social mayoritaria seguía una de dos corrientes diferentes aunque igualmente antiguas, e igualmente carentes de pruebas que las sustentaran. Ellas eran: por un lado la generación espontánea, sin causa, sin disparador y sin procesos conocidos. Algo que según las diferentes posturas iba desde la explicación mágica a la fortuita, pero siempre sin ningún fundamento.

Por otro lado, reinaba la convicción religiosa, es decir el creacionismo atribuido a diferentes seres superiores según las distintas creencias, religiones o mitologías. En definitiva, algún o algunos seres de poderes infinitos, habrían generado seres vivientes según su gusto y capricho, sin seguir leyes físicas ni químicas comprobables.

Este experimento presentó por primera vez pruebas de un curso posible para la aparición de la vida. Más adelante analizaremos sus consecuencias, y posterior evolución.

¿Qué se puede decir de Stanley Miller?

Stanley Miller nació en Oakland, California, el 7 de marzo de 1930, y tal vez por el hecho de ser un contemporáneo, son pocos los datos de su biografía personal de que se dispone.

Se graduó como Licenciado en Ciencias, en la Universidad de California en 1951, y fue allí donde conoció a quien sería su profesor, mentor y copartícipe del experimento que hoy nos ocupa, y que le dio su merecida fama. De ese experimento vale la pena decir que lo realizó junto con Urey en 1953, sobre la base de una hipótesis sustentada por Oparin y Haldane acerca de las condiciones de la Tierra primitiva y su atmósfera, y de la posible aparición de vida en ella, por reacciones físico- químicas.

Sobre la base de los hallazgos de ese experimento, Miller obtuvo su doctorado en Química en la Universidad de Chicago, en el año 1954. Como dato curioso y ejemplificador, vale la pena mencionar que Urey se rehusó a aparecer como coautor en la primera publicación del experimento, para no opacar el lucimiento de su discípulo que había realizado la mayor parte de la tarea. Debido a esa geneosidad de Urey, el experimento se conoció como «de Miller», y es desde hace pocos años que ha comenzado a llamarse «de Miller-Urey», precisamente a instancias del propio Miller (otro ejemplo de honestidad y ética). Es así que podemos afirmar que ambos fueron dos grandes científicos, pero también dos grandes personas. ¡Tan distinto a lo que pasa con tantos «profesores» que se incluyen como coautores en trabajos en los que no aportaron nada, salvo el hecho de ser los jefes nominales!

Ya doctorado, fue profesor asistente entre 1958 y 1960, profesor asociado entre 1960 y 1968 y finalmente profesor titular de Química en la Universidad de California, sita en San Diego.

Dedicó sus esfuerzos a estudiar el origen de la vida, y fue considerado como pionero en el campo de la Exobiología, disciplina también conocida como Astrobiología, y que indaga sobre las posibilidades de que exista vida en otros cuerpos celestes.

Miller fue incorporado como miembro de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos; y como coronación de su carrera recibió una Medalla Oparin, instituida en homenaje precisamente a una de las personas sobre cuya hipótesis diseñó el experimento que lo posicionó como un referente de la Paleobiología, y que revolucionó toda la ciencia. No obstante, nunca accedió al Premio Nobel que muchos pensamos que habría merecido.

Stanley Miller falleció el 20 de mayo de 2007.

¿Quién fue Harold Clayton Urey?

Harold Clayton Urey nació en Walkerton, Indiana, el 29 de abril de 1893, y fueron sus padres el reverendo Samuel Clayton Urey y Cora Rebecca Riensehl.

Obtuvo un título en Zoología en la Universidad de Montana en 1917, lo que lo habilitó para trabajar en la compañía química Barrett de Filadelfia, Pensilvania. En 1923 se doctoró en la Universidad de California, y desde entonces y por un año estudió física atómica con Niels Bohr -¡nada menos!- en la Universidad de Copenhague.

Ya desde 1919 ejerció la docencia en diversas universidades, tales como la de Montana, entre 1919 y 1924; la Universidad Johns Hopkins desde 1924 hasta 1929; Universidad de Columbia entre 1934 y 1945. Más tarde fue profesor de Química del Instituto de Estudios Nucleares de la Universidad de Chicago, y docente en la Universidad de Oxford. En 1958 fue profesor en la Universidad de California, en San Diego.

Sus investigaciones científicas se enfocaron inicialmente en el aislamiento de isótopos pesados del hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, carbono y azufre, lo que le valió recibir en 1934 el Premio Nobel de Química por la obtención de deuterio (hidrógeno pesado) y el aislamiento del agua pesada (óxido de deuterio, D-2O).

En 1940 se le otorgó la medalla Davy, concedida por la Science Royal Society.

Más tarde, y durante la Segunda Guerra Mundial dirigió, en la Universidad de Columbia, el grupo de investigación que elaboró métodos de separación de los isótopos de Uranio, y de producción de agua pesada. Si bien sus aportes contribuyeron al desarrollo de la bomba de hidrógeno, se incorporó luego al grupo de científicos atómicos que abogaron por un control internacional del uso de la energía atómica.

Entre sus múltiples trabajos realizó también investigaciones sobre Geofísica, Paleontología y el origen del Sistema Solar.

En 1966 obtuvo la Medalla de Oro de la Real Sociedad Astronómica, y en 1973 la medalla Priestley, concedida por la American Chemical Society.

Falleció a los 88 años de edad, en La Jolla, California el 5 de enero de 1981. Como homenajes póstumos a su notable actividad científica fueron bautizados con su nombre un cráter lunar, y el asteroide 4716.

A partir de aquí, seguiremos el lunes para contestar las siguientes preguntas:

¿En qué consistió el experimento?

¿Cómo se conoce la composición original de la atmósfera?

¿Qué se demostró con el experimento de Miller.Urey?

¿Qué efectos tuvieron esos resultados?

Si este post les ha gustado como para llevarlo a su blog, o a la red social, por favor, mencionen la fuente porque esta página está registrada con IBSN 04-10-1952-01.

Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es la de Stanley Miller y la he tomado de este sitio.